开关型光电传感器性能批量测试系统.pdf

第 期(总第 期)年 月山西电子技术应用实践收稿日期:作者简介:师 霖()男山西长治人硕士研究生主要研究方向为装备智能化技术及应用文章编号:()开关型光电传感器性能批量测试系统师 霖 郭红戈 许 齐(.太原科技大学山西 太原.太原昂迈威电子科技有限公司山西 太原)摘 要:针对开关型光电传感器出厂需要进行多项测试这一情况以工业平板计算机为测试核心利用 编程环境设计并搭建了一套开关型光电传感器批量测试系统 首先介绍了系统总体架构和系统各项硬件设备其次采用 设计开发测试系统程序各模块间通过 通讯协议进行数据传输在人机界面实时显示采集所得数据并结合 数据库对测试数据进行管理 最后经过测试使用结果说明了该测试系统有效地提高了开关型光电传感器的生产效率并确保了产品的合格率关键词:光电传感器测试系统 中图分类号:.文献标识码:(.):.:引言随着科学技术的飞速发展传感技术与检测技术也得到了迅猛发展它的应用已进入科学研究、国防建设、工农业生产和人们日常生活的各个领域因此在当今信息时代掌握传感器与检测技术显得相当重要 光电传感器是基于光电效应工作的半导体器件由于其高精度、高可靠性、非接触性等特点在生产生活中得到广泛的应用 未来随着物联网技术的发展和普及光电传感器应用将渗透到人类生活的方方面面 国外光电传感器技术发展的较快商业化的产品已较为成熟其中邦纳公司的光电传感器产品流水线是当今世界上最完善的日本 家电气公司也在 世纪 年代研制出多款民用光电传感器国内民用领域的光电传感器起步相对较早已形成“研究生产应用”的产业体系研制出的产品和成果被广泛应用于各个领域 但需要我们正视的问题是与发达国家的高端产品相比国内光电传感器产业的技术水平、生产工艺、工程化能力等有较大的差距不足表现在不够成熟的货架产品和产业化生产上 国外产品在微型化、集成化、智能化方面已领先国内水平在一定程度上限制了我国国产企业的发展大多企业走的是低价优势的生存路线也因此引发研发投入的不足目前光电传感器行业存在着本土企业规模偏小、技术重复、自主技术创新少、小型民营居多等问题 导致光电传感器行业标准缺失光电传感器行业服务质量堪忧导致质量问题时有发生影响用户体验 因此需要对光电传感器的质量进行测试在光电传感器众多重要参数中电学参数是其中一个最基础也极为重要的指标通过电学参数可以甄别比较光电传感器及新型材料的性能为光电传感器产业更好地发展提供有力的支撑 目前市面上的光电接近开关多采用发光管和接收管对射的原理光电传感器通常被架设于设备上并对设备上传输产品的一侧实施监控 开关型光电传感器的检测距离、响应频率、信号丢失率将直接影响它的正常使用因此出厂前需要进行多项测试依靠人工测试存在以下弊端:)人工操作测试费时费力且只能对检测距离进行简单测试响应频率及信号丢失率无法进行大量可靠测试)人工操作不稳定数据记录繁琐数据储存、分析不方便因此为了完成对批量生产的光电传感器的质量测试目前需要设计出一种具有距离测试、频率测试、稳定性测试并可以进行数据处理的开关型光电传感器性能批量测试系统实现自动化测试提高测试的准确度和工作效率 系统架构本文设计并搭建的开关型光电传感器性能批量测试系统对反射型光电传感器及对射型光电传感器均为适用 对开关型光电传感器检测距离、响应频率、信号丢失率指标进行测试 本测试系统主要包括电源模块、驱动模块、数据采集模块 硬件结构框图如图 所示)电源模块由空气开关、熔断器、转 及电源适配器组成为工业平板计算机、各模块及光电传感器供电)驱动模块由 开关量输入输出、继电器、行程开关及遮光板平移电机组成以达到使遮光板平移至指定位置完成遮光、漏光动作)数据采集模块由数字量信号 路输入及光电传感器数据产生部分组成将光电传感器的数据采集传输给工业平板计算机进行数据分析处理图 硬件结构框图.测试系统主体结构整个测试系统主体由铝合金结构拼接而成包括光电传感器固定、反光板光源固定、遮光板平移结构组成 测试系统主体 结构如图 所示图 系统主体结构 图.工业平板计算机工业平板计算机作为系统的测试核心及人机交互平台 本系统选用工业级触摸一体机 处理器 寸电容屏带有 接口、串行接口(、)、接口及 网口 安装方式多样操作方便.开关量开关量输入输出模块广泛应用于各种工业测控系统中主计算机、主控器等上位机通过 接山 西 电 子 技 术 年第 期 年第 期师 霖等:开关型光电传感器性能批量测试系统口可控制模块对输入开关量进行采集输出相应的开关量信号从而可控制继电器、开关、电机、伺服机构等 采用标准 通讯协议便于计算机编程 本系统中应用于控制继电器以达到控制推杆电机动作遮光板完成遮光漏光.数据采集模块本系统对光电传感器的信号采集选用分布式 控制模块 具有 路光电隔离数字量输入抗干扰能力强采用标准 通信接口方便与上位机连接带 路输入状态及系统工作状态指示灯 本系统中用于对测试中光电传感器的状态进行采集 软件系统本文设计并搭建的开关型光电传感器性能批量测试系统以 为开发环境系统软件架构如图 数据层传递指令给驱动层信号层将信号传递给数据层数据层与人机交互层相互反馈实现数据实时显示数据报表、数据挖掘对数据进行分析处理图 程序架构图 程序流程图程序流程图如图 经初始化后进入人机设置界面进行测试参数设置开始测试遮光板动作当判断遮光板到达指定遮光位置时对光电传感器的状态进行数据读取及数据保存遮光板继续动作当判断遮光板到达指定漏光位置时对光电传感器的状态进行读取及数据保存当测试时间未完成时重复以上动作当测试时间完成后进行数据显示以及保存结束此次测试.人机界面本系统的目的是批量的对光电传感器进行性能测试为了方便工作人员的操作使用本系统的人机界面应便捷实用 人机界面由工业平板计算机承载界面含有自动测试、手动调试以及数据显示部分 自动测试部分包含测试参数设置:测试频率(次 次 次)、测试时间()、测试个数()、测试类型手动调试主要是对使遮光板平移的推杆电机进行电机伸出、电机收缩、电机停止、电机复位操作显示数据包括剩余时间、已测次数以及各个编号传感器的类型、信号丢失率还应对状态读取模块与状态控制模块的工作状态给与提示 本系统当前人机交互界面如图 图 人机界面.数据库本系统数据库使用由 中提供的 数据库项目使用 和 建立 该数据库实现了光电传感器的测试批次、测试合格率、操作规程和全过程生产记录的数字化集中管理以及生产合格率、订单进度、产量、生产稳定性的可视化快速统计分析 在应用过程中有效提高了管理到一线的反应能力缩短了交货周期提高了质量稳定性.通讯协议本系统驱动部分和信号输入检测部分均采用 通讯协议与上位机进行数据传输 驱动部分为对使遮光板产生动作平移的推杆电机进行驱动 上位机与 开关量采用 通信协议 行程开关信号为反馈信号限制遮光板到达指定位置实现系统要求 串行接口设计用于连接两个设备 该协议支持单个发射器和接收器之间的通信.信号输入检测本系统需要检测的信号为在测试中的多个开关型光 电 传 感 器 的 工 作 状 态 使 用 通 信 是一种通用的通信标准广泛用于数据采集和控制应用中 使用 接口最多可以将 个串行设备连接到一个变送器满足系统要求 当遮光板平移至传感器的光发射端与光接收端之间时传感器将会产生高电平反之则产生低电平这样就形成了一系列的周期性脉冲信号 数据挖掘与分析数据挖掘是通过仔细分析大量数据来揭示有意义的新的关系、趋势和模式的过程 数据分析是为了提取有用信息和形成结论而对数据加以详细研究和概括总结的过程 本系统使用 数据分析通过对我们的测试数据进行分析对一段时间内的测试数据进行汇总分析可以更好地了解我们的生产情况以及产品合格率对考核绩效与寻找问题都有直观性的帮助当前数据挖掘是一个跨学科的计算机科学分支 它是用人工智能、机器学习、统计学和数据库的交叉方法在相对较大型的数据集中发现模式的计算过程 数据挖掘过程的总体目标是从一个数据集中提取信息将其转换成可理解的结构并进一步使用 我们可以通过数据挖掘发现一些我们平时很难注意到的问题实现数据的最大化价值 结语本文设计了一个开关型光电传感器性能批量测试系统用于对光电传感器的检测距离、响应频率、信号丢失率进行测试 检测距离有实用性强、操作简单等特点 本系统以工业平板计算机为核心控制器及人机交互界面以 为开发环境通过 数据库完成对数据的存储及分析经过运行使用目前一天处理能力达 个实现了对开关型光电传感器的批量测试任务有效的提高了生产效率大大降低了人工测试成本并保证了产品的合格率及稳定性 系统运行稳定满足既定规划参考文献陈宏.过程可调的光电传感器 测试系统的设计与实现.烟台:山东工商学院.林忠海陈宏李晓林等.宽量程光电传感器 特性测试系统设计.中国测试():.李增利李克锐赵竟翔.铸造生产数据库的开发及应用.铸造():.(上接第 页)在接收端经过比较器后的波形如图 所示图 经过比较器后的输出波形 结束语本文提出了一种 总线收发器电路采用分立器件设计实现起来灵活方便成本极低具有很高的可扩展性和通用性并为以后流片打下坚实的基础参考文献 宋芳杨怡简力.总线收发器测试失效研究/航空装备服务保障与维修技术论坛暨中国航空工业技术装备工程协会年会论文集.郭涛.总线收发器关键模拟电路研究与设计.重庆:重庆邮电大学.山 西 电 子 技 术 年第 期